專利名稱：快速定比裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是適用于大地測量、礦山和車輛的定向，特別適用于要求快速、精確的測量，它是一種新型自動定北裝置。
通常定北分為磁定北和非磁定北兩種，而高精度定北，通常應用非磁定北。非磁定北是利用地球自轉角速度作為物理基礎的。隨著慣性技術的發(fā)展，利用陀螺直接測量地球自轉角速度會大大縮短定北所需時間。陀螺儀中，陀螺馬達的旋轉軸與水平面垂直，兩個測量軸在水平面內互為正交，每個軸上都裝有一個傳感器和一個力矩器。陀螺采用兩套力矩反饋控制線路構成雙軸測速陀螺測量地球自轉角速度的水平分量，同時為了克服陀螺固定漂移對定北精度的影響，國外有關技術提出如下的方法即在標定0位讀取信號后，當陀螺繞與轉子軸重合的垂直軸旋轉180°再讀取信號。則有DTx=TX(0)-TX(180)]]>DTy=Ty(0)-Ty(180)]]>由此得到北向偏差角ψ＝arctg (DTX)/(DTy)以上的方法雖然克服了陀螺固定漂移對定北精度的影響，但并沒有克服陀螺存在著的隨機漂移問題，特別是要求快速測定時，即在陀螺加速旋轉尚未達到穩(wěn)定狀態(tài)情況下就要讀出定北結果。因此，必須消除陀螺隨機漂移的影響。本實用新型的目的是提供一種快速、精確的自動定北裝置，它能更有效地消除陀螺隨機漂移對定北精度的影響。
本實用新型是由一個旋轉軸與水平面垂直且兩個測量軸在水平面內互為正交的陀螺馬達，陀螺馬達的兩個測量軸上各裝一個傳感器和一個力矩器，兩個力矩反饋控制電路分別將傳感器和力矩器連接起來，還有轉位電機、濾波器、多路模擬開關，直流放大器、顯示器組成的快速定北裝置，其特征是直流放大器的輸出端連接采樣保持電路采樣保持電路的另一端通過一個模數(shù)轉換電路與單片微機相接單片微機的輸出端接兩個放大控制電路。當陀螺在原位(0°位置)進行第一次采樣，即通過X、Y軸兩路力矩反饋線路采樣電阻上的電壓U0xU0y得到采樣數(shù)據(jù)，存入存貯器。采樣結束后，單片微機控制口電平轉換，控制轉位電機帶動框架轉動180°，定位銷在定位板內限制陀螺在180°位停止轉動，進行第二次采樣，得到數(shù)值U180xU180y存入存貯器之后，單片微機控制口恢復原電平轉位電機帶動框架轉回原位(0°位)進行第三次采樣U0.0xU0.0y存入存貯器。單片微機進行運算，得出北向偏差角。
本實用新型由于應用了單片微機自動控制，因此操作十分簡便，只需接通電源，測量過程自動進行，3分鐘內定北結果自動顯示出來。由于消除了陀螺進入穩(wěn)定前的漂移，所以，實現(xiàn)了快速、精確的測量定北。


圖1為整機方框圖。
圖2為陀螺儀結構圖。
圖3為單片微機的方框圖。
圖1中的該裝置包括陀螺儀(1)、力矩反饋控制器(2)、(3)、濾波器(4)(5)、多路模數(shù)開關(6)、直流放大器(7)、采樣器(8)、模數(shù)轉換器(9)、單片微機(10)、放大控制器(11)、(12)、轉位電機(13)、顯示器(14)等組成。在該裝置中由單片微機進行自動控制、運算、顯示。其工作程序如下當陀螺達到規(guī)定轉速后，接通力矩反饋線路并在原位(0位)進行第一次采樣，取值U0x，U0y待陀螺繞垂直軸轉位到180°進行第二次采樣，取值U180x，U180y；當轉回原位進行第三次采樣，取值U0.0x，U0.0y；單片微機將三次采樣結果運算；按預先存放的數(shù)據(jù)表格自動查詢；然后顯示北向偏差角。在該方案的實施中，如(圖2所示)在該裝置中陀螺儀(1)的陀螺(15)是通過固定板(16)將其固定在可繞垂直軸旋轉的框架(17)上?？蚣芘溆泄潭ōh(huán)(18)殼體(19)裝有定位銷(20)，定位銷在定位板內兩個限動位置的角度差為180°。在轉位電機(13)的作用下，框架轉動，當單片機控制口電平轉換時，陀螺由原位(0°位)轉到180°位置，當該控制口恢復到原電平時，陀螺由180°轉回原位。
單片微機運算過程是(見圖3)、存貯器(21)(24)是存貯陀螺在原位時第一次采樣值U0x，U0y；存貯器(22)(25)，是存貯陀螺轉到180°時第二次采樣值U180x，U180y；存貯器(23)(26)，是存貯陀螺轉回原位第三次采樣值U0.0x，U0.0y；在求和點(27)處得到了ΔUx＝U0x－2U180x＋U0.0x；在求和點(28)處得到了ΔUy＝U0y－2U180y＋U0.0y；在(29)點作除法運算；存貯器(30)存放了預先標定的陀螺X軸力矩器與Y軸力矩器刻度因數(shù)的比值；在(31)點乘法運算后得到北向偏差角的正切值；在(32)點根據(jù)送入的ΔUxΔUy的正、負號確定北向偏差角所在的象限，再根據(jù)送入的正切值tgψ按預先存放的數(shù)據(jù)表格自動查詢，便可得到確切的定北角度值ψ于顯示器上顯示。該技術方案確定的北向偏差角Ψ=arctg(K·UX0-2UX180+UX00Uy0-2Uy180+Uy0.0)]]>式中K為X軸力矩器與Y軸力矩器刻度因數(shù)的比值。
權利要求1.一種由旋轉軸與水平面垂直且兩個測量軸在水平面內互為正交的陀螺馬達，陀螺馬達的兩個測量軸上各裝一個傳感器和一個力矩器，兩個力矩反饋控制電路分別將傳感器和力矩器連接起來，還有轉位電機、濾波器、多路模擬開關、直流放大器、顯示器組成的快速定北裝置，其特征是直流放大器的輸出端連接采樣保持電路，采樣保持電路的另一端通過一個模數(shù)轉換電路與單片微機相接，單片微機的輸出端接兩個放大控制電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征是，定位銷在定位板內兩極限位置角度差180°。
專利摘要本實用新型涉及一種用于大地測量、礦山和車輛的定向，特別適用于要求快速、精確的測量的快速定北裝置，它是由陀螺儀、力矩反饋控制器、濾波器、多路模數(shù)開關、直流放大器、采樣器、模數(shù)轉換器、單片微機、放大控制器、轉位電機、顯示器等組成。單片微機控制陀螺在0°位、180°位、0°分別采樣，經(jīng)單片微機運算，按預先存放的數(shù)據(jù)表格自動查詢，然后顯示北向偏差角。定北結果可在3分鐘內自動顯示出來。
文檔編號G01C19/38GK2059735SQ89213699
公開日1990年7月25日 申請日期1989年7月11日 優(yōu)先權日1989年7月11日
發(fā)明者鄭祖榕, 邵存禮, 宋迪臣, 王雨田, 浦慧, 韓俊文 申請人:航空航天工業(yè)部第二三二廠